FAQ

Hier ha­ben wir Ihnen mal ei­ni­ge Ant­wor­ten auf die häu­fig­sten Fra­gen zu­sam­men­ge­stel­lt:

Was ist ein Wi­der­stand?

Ein Wi­der­stand ist ei­nes der ein­fa­chsten pas­si­ven elek­tris­che Bau­e­le­ment. In elek­tro­nis­chen Schal­tun­gen wi­rd der Wi­der­stand beis­piel­swei­se daf­ür ver­wen­det, den Strom zu be­gren­zen, die Span­nung zu tei­len, Ar­beits­punk­te ein­zus­tel­len oder auch de­fi­nier­te Im­pe­dan­zen zu er­zeu­gen.

Wie­der­st­än­de gibt es in vie­len un­terschied­li­chen Bau­for­men und Ma­te­rie­a­lien. In die­ser Schal­tung kom­men zu­meist Wi­der­st­än­de in der SMD-Bauform 0603 zum Ein­satz. Es han­delt sich um Metallschicht-Widerstände. Die­se Wi­der­st­än­de zei­chnen sich durch ei­ne ho­he Be­las­t­bar­keit bei klei­ner Bau­form aus. Sie be­sit­zen ei­ne ge­rin­ge Tem­pe­ra­tu­ra­bhän­gig­keit und las­sen sich mit großer Pr­ä­zi­si­on fer­ti­gen. 

Metallschicht-Widerstände sind auf­grund ihrer gu­ten Ei­gen­schaf­ten der am häu­fig­sten ver­wend­e­te Wi­der­standstyp in der In­dus­trie. Es er­ge­ben sich ho­he Pro­duk­ti­ons­men­gen, die sich po­si­tiv auf den Preis aus­wir­ken.

Was ist ein Kon­den­sa­tor?

Kon­den­sa­to­ren sind eben­falls Ver­treter der pas­si­ven Bau­e­le­men­te. Im Prin­zip be­ste­hen Kon­den­sa­to­ren aus zwei elek­tris­ch lei­ten­den Plat­ten, den Elek­tro­den, die durch ei­ne elek­tris­ch iso­lie­ren­de Schicht, dem Die­lek­tri­kum, von­ei­nan­der ge­trennt sind. Die elek­tris­che Ka­pa­zit­ät ei­nes Kon­den­sa­tors wi­rd in Fa­rad an­ge­ge­ben und ist im We­sent­li­chen abhän­gig von der Fl­ä­che der Elek­tro­den, ihrem Ab­stand zu­ei­nan­der und dem Ma­te­ri­al des Die­lek­tri­kums.

In elek­tris­chen Schal­tun­gen gibt es ei­ne Viel­zahl von Ein­sat­z­m­ög­li­chkei­ten für Kon­den­sa­to­ren. Sie fin­den beis­piel­swei­se Ver­wen­dung als Ener­gie­s­pei­cher, Spei­che­re­le­ment in Sample-and-Hold-Schaltungen, End­st­ö­re­le­ment für elek­tro­mag­ne­tis­che St­ör­sig­na­le oder als Fre­quen­z­be­stim­men­de Kom­po­nen­te in Fil­tern und Schwing­krei­sen.

Kon­den­sa­to­ren wer­den in ei­ner Viel­zahl von Bau­for­men und Ma­te­ri­a­lien ge­fer­tigt. Zu den meis­t­ver­wen­de­ten Kon­den­sa­to­ren ge­hö­ren Keramik-Kondensatoren, Elektrolyt-Kondensatoren, Folien-Kondensatoren und Tantal-Kondensatoren.

In die­ser Schal­tung wer­den Keramik- und Elektrolyt-Kondensatoren ver­wen­det. Sie wer­den hier hau­pt­sä­ch­lich als Ener­gie­s­pei­cher bzw. St­üt­z­kon­den­sa­to­ren der di­gi­ta­len Kom­po­nen­ten so­wie als fre­quen­z­ge­ben­des Ele­ment am 555-Teimerbaustein ver­wen­det.

Was ist ein Elek­tro­lyt­kon­den­sa­tor?

Elek­tro­lyt­kon­den­sa­to­ren ge­hö­ren zu den ge­pol­ten Kon­den­sa­to­ren. Die Ano­de­ne­lek­tro­de be­ste­ht da­bei aus ei­nem Me­tall, auf der durch ano­dis­che Oxy­da­ti­on ei­ne Ox­idschicht er­zeugt wi­rd. Die­se Ox­idschicht bil­det das Die­lek­tri­kum. Die Kat­ho­de wi­rd durch ein Elek­tro­lyt ge­bil­det, wel­ches die Ano­den­struk­tur um­sp­ü­lt. 

Durch den in­ne­ren Auf­bau ha­ben Elek­tro­lyt­kon­den­sa­to­ren ei­ne re­la­tiv ho­he Ka­pa­zit­ät be­zo­gen auf ihr Bau­vo­lu­men. Da­her eig­nen sie sich be­son­ders als große Ener­gie­s­pei­cher. Im Schalt­plan wi­rd die Ano­den ei­nes Elek­tro­lyt­kon­den­sa­tors mit ei­ne ‚+‘ ge­ken­n­zei­chnet. Auf dem Kon­den­sa­tor wi­rd zu­meist die Kat­ho­de mar­kiert.

Elek­tro­lyt­kon­den­sa­to­ren dü­r­fen nur mit Glei­ch­span­nung be­trie­ben wer­den. Ei­ne Über­la­ge­rung durch ei­ne We­ch­sel­span­nung ist zwar mög­lich, darf aber nicht zur Um­po­lung des Kon­den­sa­tors führen, da an­dern­falls das Die­lek­tri­kum bes­chä­digt oder zer­st­ört wer­den kann. Hier­bei ist die Ge­fahr ei­nes Bran­des bzw. ei­ner Ex­plo­si­on ge­ge­ben.

Was ist ei­ne Di­o­de?

Di­o­den ge­hö­ren zu den Hal­blei­ter­bau­e­le­men­ten. Sie be­ste­hen aus ei­nem pn-Übergang, al­so ei­nem Über­gang zwis­chen ei­ner p-dotierten und ei­ner n-dotierte Hal­blei­terschicht, oder ei­nem Metall-n-Übergang. Di­o­den las­sen sich in 3 Be­rei­chen be­trei­ben: Durchlass-, Sperr- und Dur­chbru­chbe­reich.

Ei­ne Funk­ti­on von Di­o­den ist die Glei­chrichtung von We­ch­sel­span­nun­gen. Hier­bei wer­den die Di­o­den ab­we­ch­selnd im Durchlass- und Sper­rbe­reich be­trie­ben. Der Strom­fluss durch die Di­o­de ist da­bei nur in ei­ne Richtung mög­lich. Die­se Di­o­den wer­den auch als Glei­chrich­ter­di­o­den be­zei­chnet.

Ei­ne an­de­re Klas­se bil­den die Zener-Dioden. Die­se Di­o­den wer­den im Sperr- bzw. im Dur­chbru­chbe­reich be­trie­ben und wer­den für die Span­nungs­sta­bi­li­sie­rung oder als Referenz-Spannungsquelle ver­wen­det.

Wei­ter­hin gibt es ei­ne Viel­zahl je­weils spe­zi­a­li­sier­te Dioden-Typen wie Suppressor-, TVS- , Shottkey- oder Kapazitäts-Dioden. Die­se kom­men in An­wen­dun­gen für Schal­treg­ler, Über­s­pan­nungsschutz oder Hochfrequenz-Schwingkreisen zum Ein­satz.

In die­ser An­wen­dung wer­den Di­o­den bspw. für Dioden-Logik ver­wen­det. Mit der glei­chrich­ten­den Cha­rak­te­ris­tik der Di­o­den, las­sen sich lo­gis­che UND- bzw. ODER-Verknüpfungen er­zeu­gen.

Was ist ei­ne Spu­le?

Spu­len sind eben­falls Ver­treter der pas­si­ven Bau­e­le­men­te. Ne­ben den Kon­den­sa­to­ren bil­den sie die zwei­te große Grup­pe der Energie-Speicher. Ei­ne Spu­le be­ste­ht in der ein­fa­chsten Form aus ei­nem auf­ge­wic­kel­ten Dra­ht. Fließt nun ein Strom durch den Dra­ht, wi­rd in der Spu­le ein Mag­net­feld er­zeugt. Die wichtig­ste Ei­gen­schaft der Spu­le wi­rd In­duk­ti­vit­ät ge­nannt und in der Ein­heit Hen­ry an­ge­ge­ben. Die In­duk­ti­vit­ät ei­ner Spu­le hängt im We­sent­li­chen von der An­zahl der Wicklun­gen und dem Ma­te­ri­al des Kör­pers ab, auf den der Dra­ht ge­wic­kelt wi­rd.

Auch für Spu­len gibt es vielf­äl­ti­ge An­wen­dungs­be­rei­che. In der Sig­nal­ver­ar­bei­tung wer­den sie als Fil­ter­e­le­men­te oder in Schwing­krei­sen ver­wen­det. In Re­lais wer­den sie als Elek­tro­mag­ne­ten be­nutz, um ei­nen Schalt­vor­gang auszuf­ühren. In Mo­toren las­sen sich mit Spu­len das ro­tie­ren­de Mag­net­feld er­zeu­gen, wel­ches dem Mo­tor die Dre­hbe­wegung ein­pr­ägt.

In die­ser An­wen­dung wi­rd ei­ne Spu­le als Energie-Speicher in ei­nem Schal­treg­ler ver­wen­det, der ei­ne kon­stan­te Ver­sor­gungs­span­nung aus der Batterie-Spannung er­zeugt.

Was sind LEDs?

LED sind ei­ne be­son­de­re Form von Di­o­den. LED ste­ht für „lig­ht emit­ting di­o­de“. Wi­rd ei­ne LED in Dur­chlass­richtung be­trie­ben, so wer­den an der Sperrschicht Pho­to­nen emit­tiert. Je nach Do­tie­rung der Hal­blei­ter­ma­te­ri­a­lien wi­rd al­so Licht in be­stimm­ten Wel­len­l­än­ge ab­ge­strahlt. Es las­se sich LED er­zeu­gen, die im infraroten-, im sicht­ba­ren oder im ul­tra­vi­o­let­ten Wel­len­l­än­gen­be­reich leuch­ten.

LEDs ha­ben vielf­äl­ti­ge An­wen­dungs­be­rei­che. In vie­len Fäl­len wer­den LEDs als op­tis­che Sig­nal­ge­ber ver­wen­det. Dies reicht von ein­fa­chen Status-Anzeigen an Ger­ä­ten bis hin zu LED-Leinwänden, die als Bildschir­me ver­wen­det wer­den. Fast in al­len Fla­chbildschir­men wer­den LED-Matrizen als Display-Panels ver­wen­det.

LEDs fin­den aber auch in der Be­leuchtung­stech­nik An­wen­dung. Auch hier gibt es ein großes Feld von der Schreibtisch-Lampe über den Auto-Scheinwerfer bis hin zur großfl­ä­chi­gen Straßen- oder Fabrik-Beleuchtung.

In der op­tis­chen Na­chrich­ten­ü­ber­tra­gung wer­den LEDs aber auch als Op­to­kop­pler oder Sen­de­di­o­den ver­wen­det. Hier­bei soll ei­ne In­for­ma­ti­on­sü­ber­tra­gung zwis­chen zwei Sy­s­te­men statt­fin­den, obwohl die­se kei­ne elek­tris­che Ver­b­in­dung ha­ben.

In die­ser An­wen­dung wer­den die LEDs als op­tis­che An­zei­gen in ei­nem Lauf­licht und in ei­nem Bar-Graph ver­wen­det.

Was ist ein LED Trei­ber?

LED-Treiber ge­hö­ren zu der Klas­se der in­te­grier­ten Schal­tun­gen (engl. In­te­gra­ted ci­r­cuit – IC). Als LED Trei­ber las­sen sich al­le Bau­e­le­men­te be­zei­chnen, die gen­ü­gend Strom zur Ver­f­ü­gung stel­len kön­nen, um ei­ne oder mehre­re LEDs zum Leuch­ten zu brin­gen.

In die­ser An­wen­dung wer­den zwei un­terschied­li­che ICs als LED Trei­ber ver­wen­det. Zum ei­nen LM3914. Die­ser Baustein ist ein so­ge­nann­ter DOT- bzw. Bar-Graph Dis­play Trei­ber. An ihm las­sen sich bis zu 10 LEDs be­trei­ben. Es kön­nen aber auch mehre­re Baustei­ne kas­ka­diert wer­den. Der LM3914 wi­rd ver­wen­det, um ei­nen ana­lo­gen Span­nungs­wert op­tis­ch an­zei­ge zu kön­nen. Je nach Span­nung wer­den mehr oder we­ni­ger LEDs ein­ges­chal­tet. Mit die­sem Baustein las­sen sich beis­piel­swei­se Lautstärke-Anzeigen an ei­ner Stereo-Anlage bau­en.

Der zwei­te ver­wend­e­te LED Trei­ber ist der 74HC4017. Hier­bei han­delt es sich um ei­nen Zähler-Baustein mit 10 Ausg­än­gen. An den 10 Ausg­än­gen sind LEDs an­ges­chlos­sen. Über ei­nen Clock-Eingang wi­rd die in­ne­re Zähler-Logik an­ge­trie­ben. Bei je­dem Clock-Impuls wi­rd der nä­chste Aus­gang ein­ges­chal­tet. Mit die­sem Baustein läs­st sich al­so ein Lauf­licht er­zeu­gen. Auch hier sind zwei Baustei­ne kas­ka­diert. Die Ausg­än­ge sind so ver­schal­tet, dass des Licht nicht nur in ei­ne Richtung läuft, son­dern hin und her.

Was ist ein Po­ten­ti­o­me­ter?

Po­ten­ti­o­me­ter sind va­ri­a­ble Wi­der­st­än­de. Ihr in­ne­rer Auf­bau ist re­la­tiv sim­pel. Zwis­chen den bei­den äuße­ren Kon­tak­ten be­fin­det sich ei­ne lei­ten­de Wi­der­stands­bahn. Die­se be­ste­ht meis­tens aus ei­ner Kohles­chicht oder ei­nem lei­ten­den Kuns­t­stoff. Der mitt­le­re Kon­takt ist mit ei­nem Sch­lei­fer ver­bun­den, der über die Dre­ha­ch­se über die lei­ten­de Bahn ge­f­ührt wi­rd und so die Span­nung abgrei­fen kann. Der Wi­der­stands­ver­lauf über die Bahn kann da­bei li­ne­ar oder auch lo­ga­rithmis­ch sein.

Po­ten­ti­o­me­ter fin­den übe­rall dort An­wen­dung, wo die Funk­ti­on­swei­se ei­ner elek­tris­chen Schal­tung ma­nu­ell va­ri­iert bzw. pa­ra­me­trier wer­den soll. Mit Trim-Potentiometern las­sen sich aber auch Fil­ter oder Schwing­krei­se ab­stim­men oder die Ar­beits­punk­te von Schal­tun­gen ein­stel­len.

In die­ser An­wen­dung wer­den Po­ten­ti­o­me­ter ver­wen­det, um den Wert des LED-Bar-Graphs ein­zus­tel­len bzw. um die Geschwin­dig­keit des Lauf­lich­tes zu va­ri­ie­ren.

Was ist ein Ti­mer­baustein NE555?

Der NE555 ist ein „Klas­si­ker“ in der Elek­tro­nik. Es han­delt sich um ei­nen so­ge­nann­ten Ti­mer­baustein, der be­reits in den 1970er Jahren ent­wic­kelt wur­de. Die drei Grundschal­tun­gen mit den NE555 sind die Mo­nosta­bi­le Kipp­stu­fe, die Bis­ta­bi­le Kipp­stu­fe und die As­ta­bi­le Kipp­stu­fe.

Aus die­sen Grundschal­tun­gen er­ge­ben sich ei­ne Rei­he von An­wen­dungs­m­ög­li­chkei­ten für den NE555. Hier­zu ge­hö­ren Ti­mer, Fre­quen­z­tei­ler, Ka­pa­zit­äts­mes­sun­gen, Schal­te­rent­prel­lung, Oszil­la­to­ren, Im­puls­ge­ne­ra­to­ren und vie­le mehr.

Vie­le die­ser Schal­tun­gen las­sen sich mit ei­nem mi­ni­ma­len Auf­wand an ex­ter­ner Bes­chal­tung er­zeu­gen.

In die­ser An­wen­dung wi­rd der NE555 als Im­puls­ge­ne­ra­tor ver­wen­det, um ei­nen Takt für die Lauflicht-Zähler zu ge­ne­rie­ren. Die Fre­quenz läs­st sich da­bei über ein Po­ten­ti­o­me­ter ein­stel­len.

Was ist ein Schal­treg­ler?

Als Schal­treg­ler wer­den be­stimm­te elek­tro­nis­che Schal­tun­gen be­zei­chnet, die für die Strom­ver­sor­gung ver­wen­det wer­den. Das we­sent­li­che Ar­beitsprin­zip be­ste­ht da­rin, über ei­nen pe­ri­o­dis­ch be­t­ä­tig­ten elek­tro­nis­chen Schal­ter ei­nen Energie-Speicher zu la­den.

Die bei­den wichtig­sten Ver­treter sind die Abwärts- und die Auf­w­ärts­reg­ler. Ent­spre­chend der Na­mens­ge­bung er­zeu­gen Abw­ärts­reg­ler ei­ne nie­dri­ge­re Span­nung aus ei­ner hö­he­ren. Beim Auf­w­ärts­wand­ler ver­hält es sich um­ge­kehrt. Es gibt auch Mis­chfor­men, die bei­de Be­triebs­ar­ten un­ter­st­üt­zen.

Schal­treg­ler ha­ben ge­gen­ü­ber li­ne­a­ren Span­nungs­reg­lern den Vor­teil, dass sie ei­nen deut­lich hö­he­ren Wir­kungs­grad aufwei­sen und zu­meist viel kom­pak­ter und gün­s­ti­ger ge­baut wer­den kön­nen. Da­her wer­den sie in fast al­len elek­tris­chen Ger­ä­ten als Net­z­tei­le ver­wen­det.

In die­ser An­wen­dung wi­rd ein Schal­treg­ler ver­wen­det um aus der Span­nung von zwei AA Bat­te­rien ei­ne sta­bi­le 5V Span­nung für die re­st­li­che Schal­tung zu er­zeu­gen.